， ， ， (.河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河南 新鄉(xiāng) 453007；2.河南省高校道地中藥材保育及利用工程技術(shù)研究中心， 河南 新鄉(xiāng) 453007)

光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗保護(hù)酶活性的影響

張曉麗1,2，王運(yùn)英1，李明軍1,2，白英豪1
(1.河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河南 新鄉(xiāng) 453007；2.河南省高校道地中藥材保育及利用工程技術(shù)研究中心， 河南 新鄉(xiāng) 453007)

以盾葉薯蕷試管苗為材料，測定不同光照強(qiáng)度下盾葉薯蕷葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性和過氧化氫酶(CAT)活性的變化，研究不同光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗保護(hù)酶活性的影響。結(jié)果表明，光照強(qiáng)度為750 lx和3 200 lx時(shí)，盾葉薯蕷試管苗葉片SOD、POD和CAT活性均相對較低，而光照強(qiáng)度為2 000 lx時(shí)，葉片SOD、POD和CAT活性均相對較高。因此，2 000 lx的光照強(qiáng)度較適宜盾葉薯蕷試管苗的生長。

盾葉薯蕷； 光強(qiáng)； SOD； POD； CAT

盾葉薯蕷(DioscoreazingiberensisC.H.Wright)為薯蕷科薯蕷屬多年生草本植物，別名黃姜，火頭根等，是中國的特有種，分布廣泛，尤其在河南、陜西、甘肅、湖北和四川等地分布較多[1]，薯蕷皂素含量最高為16.5%，可以合成甾體激素和避孕藥[2]，可用于冠心病、心血管病等多種疾病的治療，還具有抗癌、防衰老等功效，被稱為“藥用黃金”。

關(guān)于盾葉薯蕷的研究多集中在資源的分布、藥用成分的組成、藥用成分的提取工藝和新品種選育等方面[3-5]，而對于其生理特性的研究則較少。光是植物進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物必不可少的能源，而光合作用的強(qiáng)弱又直接影響到植物內(nèi)部生理生化特性的變化[6]。有研究認(rèn)為，不同光強(qiáng)對盾葉薯蕷的薯蕷皂苷元含量有顯著影響，且弱光型盾葉薯蕷中薯蕷皂苷元含量較高[7]。但太弱的光強(qiáng)會(huì)造成植物葉片細(xì)胞膜脂過氧化程度提高，還會(huì)改變植物葉片的顯微結(jié)構(gòu)及葉綠體超顯微結(jié)構(gòu)等[8]，最終導(dǎo)致光合產(chǎn)物量下降。本試驗(yàn)以盾葉薯蕷試管苗為試材，對光照強(qiáng)度與盾葉薯蕷試管苗葉片中SOD、POD和CAT酶活性的變化趨勢進(jìn)行研究，尋求適宜盾葉薯蕷生長的光照強(qiáng)度。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

盾葉薯蕷無菌試管苗，來自河南省高校道地中藥材保育及利用工程技術(shù)研究中心。

1.2 試驗(yàn)方法

將長勢均一的盾葉薯蕷試管苗接種到快繁培養(yǎng)基(MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L)培養(yǎng)，重復(fù)3次。培養(yǎng)條件為：溫度(25±2)℃，光照周期14 h/d，光照強(qiáng)度750，2 000，3 200 lx，30 d后取試管苗頂部葉片3～5片，蒸餾水沖洗后，用濾紙吸干水分，稱取0.2 g，待測。

1.3 測定方法

SOD活性測定依照氮藍(lán)四唑(NBT)法[9]，以每分鐘每克植物組織的反應(yīng)體系對NBT光還原的抑制為50%為1個(gè)活性單位。POD活性測定依照愈創(chuàng)木酚法[10]，以每分鐘每克植物組織吸光度變化0.01為1個(gè)酶活性單位。CAT活性測定依照高錳酸鉀滴定法[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 18.0和Excel 2010軟件處理。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用最小差異法(LSD)在0.05水平檢驗(yàn)，用小寫字母在圖中表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗SOD活性的影響

SOD是植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的主要酶之一，其主要作用是清除超氧自由基，從而提高植物的抗氧化能力[12]。由圖1可知，盾葉薯蕷試管苗葉片中SOD活性在光照強(qiáng)度為2 000 lx時(shí)最高，3 200 lx時(shí)次之，750 lx時(shí)最低。說明2 000 lx光照強(qiáng)度下試管苗的抗氧化能力更強(qiáng)，過高或過低的光照強(qiáng)度均可降低試管苗的抗氧化能力。

圖1 光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗SOD活性的影響

2.2 光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗POD活性的影響

POD可以清除植物體內(nèi)的過氧化物，如過氧化氫，是植物細(xì)胞的保護(hù)酶，可以反映植物本身的自我保護(hù)能力，活性越高，植物自身的保護(hù)能力也越強(qiáng)。由圖2可以看出，盾葉薯蕷試管苗葉片中POD活性在光照強(qiáng)度為2 000 lx時(shí)最高，3 200 lx時(shí)次之，750 lx時(shí)最低。表明光照強(qiáng)度為2 000 lx時(shí)，細(xì)胞內(nèi)部自由基產(chǎn)生和清除的速率基本相同。在過高或過低的光照強(qiáng)度下，POD活性較低，細(xì)胞內(nèi)部活性氧的積累與正常水平相比偏高，細(xì)胞的代謝受到阻礙。

圖2 光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗POD活性的影響

2.3 光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗CAT活性的影響

CAT是植物細(xì)胞膜保護(hù)酶，可以清除植物體內(nèi)過多的過氧化氫，使其含量降低到細(xì)胞內(nèi)部的正常水平，從而保護(hù)膜[8]，其活性越高，則植物的自我保護(hù)能力越強(qiáng)。由圖3可知，與750 lx時(shí)和3 200 lx時(shí)相比，光照強(qiáng)度為2 000 lx時(shí)，盾葉薯蕷試管苗葉片中CAT活性較高。說明過低或過高的光照強(qiáng)度均可降低試管苗的自我保護(hù)能力，而2 000 lx的光照強(qiáng)度更有利于盾葉薯蕷試管苗的生長。

圖3 光照強(qiáng)度對盾葉薯蕷試管苗CAT活性的影響

3 討論與結(jié)論

SOD、POD和CAT是重要的抗氧化保護(hù)酶，可清除細(xì)胞內(nèi)的過氧化物及超氧陰離子自由基等有害物質(zhì)，從而保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性[13]，故可作為植物抗逆性的參考指標(biāo)。SOD可以清除細(xì)胞內(nèi)的氧自由基，防止其破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能[14]；POD密切影響著植物的生長和分化，其活性水平?jīng)Q定了細(xì)胞膜脂過氧化反應(yīng)的程度[15]。CAT廣泛分布于植物組織內(nèi)，能有效清除植物葉片中過氧化氫對細(xì)胞的氧化作用，是植物葉片保護(hù)自身免受OH-毒害的關(guān)鍵[16]，其活性的變化可以靈敏地反映外界環(huán)境條件是否對植物細(xì)胞產(chǎn)生了壓力。在正常情況下，SOD、POD和CAT共同作用可使細(xì)胞內(nèi)部自由基保持在正常水平，降低其對細(xì)胞膜造成的傷害。

光作為影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，在影響光合作用的同時(shí)，還影響著植物的生理代謝。宋麗梅等對假儉草進(jìn)行不同程度的遮蔭處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著遮蔭程度的加大，SOD活性不斷降低，植株的抗氧化能力也逐漸降低[17]。楊生保等在研究光照對加工番茄穴盤苗植株生理影響時(shí)指出，與充足的光照處理相比，遮蔭處理下穴盤苗株的SOD、POD和CAT這3種抗氧化酶活性都有一定程度的下降[18]。賀安娜等在研究光強(qiáng)對虎耳草的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在透光率為50%條件下生長的虎耳草葉片的SOD、CAT活性均比全光照和25%遮蔭條件下高，并指出全日照下的強(qiáng)光和過度遮蔭都不利于虎耳草的生長[19]。

本研究也得到了與上述研究相一致的結(jié)論：盾葉薯蕷試管苗葉片中SOD、POD和CAT活性在光照強(qiáng)度為3 200 lx或750 lx時(shí)均較低，說明在過高或過低的光照強(qiáng)度下，細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化程度較大，細(xì)胞受到損傷，代謝系統(tǒng)逐漸失調(diào)；光照強(qiáng)度為2 000 lx時(shí)，SOD、POD和CAT活性均較高，代謝基本處于平衡狀態(tài)，較有利于盾葉薯蕷試管苗的生長。從另一方面驗(yàn)證了本課題組在同等條件下對盾葉薯蕷試管苗膜脂過氧化的研究結(jié)果[20]。

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Effects of Light Intensity on Protective Enzyme Activities ofDioscoreazingiberensisC.H.Wright in Vitro

ZHANGXiaoli1,2,WANGYunying1,LIMingjun1,2，BAIYinghao1
(1.College of Life Science Henan Normal University,Xinxiang He’nan 453007,China;2.Engineering Technology Research Center of Nursing and Utilization of Genuine Chinese Crude Drugs of Henan Province University,Xinxiang He’nan 453007,China)

By determining the SOD,POD and CAT activities ofDioscoreazingiberensisC.H.Wright plantlets under different light intensity,the effects of light intensity on protective enzyme activities in leaf ofDioscoreazingiberensisC.H.Wright were studied in this paper.Results showed that the activities of SOD,POD and CAT were relatively low under the light intensity of 750 lx and 3 200 lx.While under the light intensity of 2 000 lx,the activities of SOD,POD and CAT were relatively high.The results indicated the plantlets ofDioscoreazingiberensisC.H.Wright can grow well under the light intensity of 2 000 lx.

DioscoreazingiberensisC.H.Wright; light intensity; SOD; POD; CAT

2016-04-17

國家中醫(yī)藥局中醫(yī)藥行業(yè)科研專項(xiàng)子課題(編號：201407005)。

張曉麗(1981—)，女，講師，主要從事藥用植物生物技術(shù)研究工作；E-mail：zhangxiaoli_hnsfdx@163.com。

李明軍(1962—)，男，教授，主要從事藥用植物生物技術(shù)研究工作；E-mail:limingjun2002@263.net。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.09.006

S 632.1

A

1001-4705(2016)09-0006-03